控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响

采用固定滴灌(根区一侧固定供水)、控制性分根区交替滴灌(根区两侧交替供水)和常规滴灌(紧贴幼树基部供水)3种灌水方式和3种灌水定额(固定滴灌和交替滴灌均为10、20和30 mm,常规滴灌为20、30和40 mm),对比研究了控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响.结果表明： 交替滴灌的根区两侧土壤出现反复干湿交替过程,常规滴灌的根区两侧土壤含水率差异不显著.在灌水定额相同时,灌水侧的土壤含水率在3种灌水方式间差异不显著.与常规滴灌和固定滴灌相比,交替滴灌显著增加了苹果幼树的根冠比、壮苗指数和根系水分传导,在30 mm灌水定额处理下,交替滴灌的根冠比分别增加31.6%和47.1%,壮苗指数增加34.2%和53.6%,根系水分传导增加9.0%和11.0%.3种灌水方式下,根干质量和叶面积均与根系水分传导呈显著线性正相关.控制性分根区交替滴灌增强了苹果幼树根系水分传导的补偿效应,促进了根系对水分的吸收利用,有利于干物质向各个器官均衡分配,显著提高了根冠比和壮苗指数.     

控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响

采用固定滴灌(根区一侧固定供水)、控制性分根区交替滴灌(根区两侧交替供水)和常规滴灌(紧贴幼树基部供水)3种灌水方式和3种灌水定额(固定滴灌和交替滴灌均为10、20和30 mm,常规滴灌为20、30和40 mm),对比研究了控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响.结果表明： 交替滴灌的根区两侧土壤出现反复干湿交替过程,常规滴灌的根区两侧土壤含水率差异不显著.在灌水定额相同时,灌水侧的土壤含水率在3种灌水方式间差异不显著.与常规滴灌和固定滴灌相比,交替滴灌显著增加了苹果幼树的根冠比、壮苗指数和根系水分传导,在30 mm灌水定额处理下,交替滴灌的根冠比分别增加31.6%和47.1%,壮苗指数增加34.2%和53.6%,根系水分传导增加9.0%和11.0%.3种灌水方式下,根干质量和叶面积均与根系水分传导呈显著线性正相关.控制性分根区交替滴灌增强了苹果幼树根系水分传导的补偿效应,促进了根系对水分的吸收利用,有利于干物质向各个器官均衡分配,显著提高了根冠比和壮苗指数.     

分根区施保水剂对玉米气孔导度和单叶WUE的影响

盆栽条件下,研究了陕单9号玉米(zea mays L．)在根区不施保水剂(对照)、分根区施保水剂和根区全施保水剂3种处理下,叶片气孔导度、CO2吸收和H2O蒸腾的变化。结果表明,在75％土壤饱和持水量下,各指标在3种处理之间没有明显差别;在50％土壤饱和持水量下,分根区施保水剂显著降低了叶片气孔导度,叶片CO2吸收量和H2O蒸腾量也同时降低,但H2O蒸腾量下降幅度更大;在两种水分条件下,分根区施保水剂均能提高玉米单叶水分利用效率(water use efficiency,WUE)。     

根区湿润方式对玉米根系生长发育的影响

将厚塑料紧密地固定在盆栽试验用桶壁和底的中央,玉米种子播种于厚塑料布的正上方,在均匀灌水、固定部分根区灌水和根系分区交替灌水3种方式下,分期测定两个1／2根区根系的长度、面积、干重以及单位面积的平均根长和比根长,研究不同根区根系的生长发育特征。结果表明,处理40d时,与其他根区相比,固定灌水非灌水区的比根长和单位面积平均根长明显增大,说明土壤水分减少使根系直径变小。根面积、长度以及干重的增长速率均表现为,处理0～5d内,与均匀灌水及其非灌水区相比,两种局部灌水的灌水区均显著增大;处理10～15d内,交替灌水的灌水区较其他根区明显增大,固定灌水的灌水区与均匀灌水相近。固定灌水时,灌水区根系的面积、长度、干重及其增长速率较之非灌水区显著增大;交替灌水时,两个根区的增长速率呈交替变化,其绝对数值随时间延长趋于相同。表明交替灌水不仅可刺激供水区根系的补偿生长,而且对恢复供水区也有补偿效应,并能够促使不同根区的根系均衡发展。     

根区交替控制灌溉条件下玉米根系吸水规律

为了阐明根区交替控制灌溉(CRDAI)条件下玉米根系吸水规律,通过田间试验,在沟灌垄植模式下采用根区交替控制灌溉研究玉米根区不同点位(沟位、坡位和垄位)的根长密度(RLD)及根系吸水动态。研究表明,根区土壤水分的干湿交替引起玉米RLD的空间动态变化,在垄位两侧不对称分布,并存在层间差异;土壤水分和RLD是根区交替控制灌溉下根系吸水速率的主要限制因素。在同一土层,根系吸水贡献率以垄位最大,沟位最低;玉米营养生长阶段,10—30 cm土层的根系吸水速率最大;玉米生殖生长阶段,20—70 cm为根系吸水速率最大的土层,根系吸水贡献率为43.21%—55.48%。研究阐明了交替控制灌溉下根系吸水与土壤水分、RLD间相互作用的动态规律,对控制灌溉下水分调控机理研究具有理论意义。     

根区不同灌溉方式对苹果幼苗水流阻力的影响

研究了滴灌条件下根区不同灌溉方式（交替滴灌ADI、固定滴灌FDI和常规滴灌CDI）和灌水量对苹果幼苗及各组成部分水流阻力、气孔导度和叶面积的影响.结果表明：根区灌溉方式和灌水量对苹果幼苗水流阻力（R）的影响显著; 在相同的根区灌溉方式下,苹果幼苗根系阻力（R_r）随着灌水量的减少而增大,冠层阻力（R_s）随着灌水量的减少而减小.在相同灌水量下,与常规滴灌相比,交替滴灌和固定滴灌均提高了苹果幼苗叶片和叶柄阻力（R_l+p）,降低了幼苗全株阻力（R_t）、R_r、R_s以及侧枝和主杆阻力（R_lb+mr）.在20 mm和30 mm灌水定额下,交替滴灌的R_l+p分别比常规滴灌高1.06%和0.63%.在平均节水达33%的前提下,交替滴灌和固定滴灌的平均R_l+p分别比常规滴灌高19.65%和24.34%,但交替滴灌和固定滴灌的平均R_lb+mr分别降低了4.83%和14.97%.交替滴灌和固定滴灌等局部根区不同灌溉方式通过有效减小苹果气孔导度和叶面积,提高了R_l+p,从而减少了叶片的蒸腾失水,提高了苹果幼苗的水分利用效率,通过降低R_r和R_lb+mr提高了苹果幼苗调控水分的能力和抗干旱能力.     

不同类型作物对干湿交替环境的反应

通过对干湿交替环境下春小麦、马铃薯、大豆和玉米等作物的产量,水分利用效率及光合作用、蒸腾作用、气孔导度等生理变化的研究表明：（１）春小麦和马铃薯在干湿交替环境下可获得与充分供水相当的产量而它们的水分利用效率却显著提高,大豆减产幅度较大,玉米减产严重,其水分利用效率显著低于全湿处理;（２）浇水后各作物的光合速率、蒸腾速率和气孔导度都有所增加,但不同作物增加的幅度不同,就是同一作物各指标的增幅也不同;     

庐山鹅掌楸(Liriodendron chinense)幼苗蒸腾特性研究

庐山山地上的鹅掌楸幼苗,在夏季晴天土壤供水充足的条件下,其叶片蒸腾速率的日变化为午后高峰型,日蒸腾量为７０９２ｍｏｌＨ２Ｏｍ＾２ｄ＾１,最大蒸腾速率达３．９ｍｍｏｌＨ２Ｏｍ＾－２ｓ＾－１,叶／敢温度差,敢孔导率,相对湿度等对蒸腾速度的影响最显著;鹅掌楸地的水分利用率日平均为４．１４２ｍｍｏｌＣＯ２３ｍｏｌ＾－１Ｈ２Ｏ最高可达１１．８ｍｍｏｌＣＯ２ｍｏｌ＾－１Ｈ２Ｏ。     

不同灌溉方式对玉米根毛生长发育的影响

在盆栽条件下,采用分根装置,在光学显微镜和电子显微镜下对均匀灌水、固定部分根区灌水和根系分区交替灌水3种方式下各1/2根区的根毛发育状况进行观察并采样照相,研究不同根区根毛的生长发育特征.结果表明：处理40 d时,固定部分根区灌水条件下,非灌水区的根毛有明显退化脱落现象,退化区所占比例为20.96%,明显大于其他根区;灌水区的根系发黄,有腐烂斑,且根分枝有退化现象,根毛密集区的密集程度不如非灌水区,但根毛退化区所占比例小（15.72%）,退化程度轻.均匀灌水根系的根毛发育状况与固定灌水的灌水区类似.交替灌水条件下,先灌水区和后灌水区根毛密集区的密集程度均较高,根毛退化脱落区分别占9.77%和10.38%,明显小于均匀灌水和固定灌水.说明采用交替灌水方式可促进根系根毛的生长发育,而持续湿润或干燥不利于根系根毛的生长发育.     

档树叶片的角质蒸腾实验

折枝处理降低了叶片下表皮蒸腾速率，提高上表皮角质蒸腾占叶总蒸腾的比值，使角质蒸腾的上下振幅增大。２ｍ高度叶片低于１ｍ高度叶片的上表皮角质蒸腾。位于黑纸套内及阴处的叶片上表皮角质蒸腾占叶总蒸腾的比值均增大，而全日上表皮角质蒸腾的振幅却减少。     

冬小麦对有限水分高效利用的生理机制

通过对不同土壤供水条件下的孕穗开花期的冬小麦叶片CO₂/H₂O气体交换参数的系统测定,研究了光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO₂浓度(Ci)、叶温(Tl)与水分利用效率(WUE)间的关系。结果表明,WUE并不随Pn的增长直线增长,而是呈现出二次曲线的变化趋势;只有当蒸腾达到一定程度时,Tr才对WUE产生影响,而Tr过大时WUE则有下降的趋势;WUE与Ci呈负相关,随Ci的增加WUE呈递减趋势;叶温升高对光合和蒸腾都有促进作用,当超过了某种限度则表现为抑制作用,表明在一定温度范围内,Tl升高对水分利用不利;随Gs的增大,WUE增大到一定程度则不再增加,甚至出现一种回落趋势.     

辽东楤木光合和蒸腾作用对光照和土壤水分的响应过程

应用CIRAS-2型便携式光合作用系统,测定了不同土壤含水量下辽东楤木光合作用与蒸腾作用的光响应过程,探讨了辽东楤木对光照环境和土壤水分的适应性.结果表明:辽东楤木的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和叶片水分利用效率(WUE)对光量子通量密度(PFD)的响应过程不同;在强光范围内(PFD 800～1 800 μmol·m^-2·s^-1),随着光强增加,辽东楤木的P_n变化较小,而T_r逐渐减小,WUE明显提高.辽东楤木的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)分别在800和30 μmol·m^-2·s^-1左右,且受土壤含水量变化的影响较小;但其光合量子效率(Ф)和暗呼吸速率(R_d)受土壤含水量变化的影响较大.辽东楤木的P_n和WUE对土壤含水量的变化有明显的阈值响应,其高效用水的土壤相对含水量(RWC)在44％～79％;在此范围内,辽东楤木能同时获得较高的光合速率和水分利用效率.     

不同基质和生长调节剂对红桂木光合与水分利用效率的影响

利用不同的栽培基质和生长调节剂,探讨其对红桂木光合作用和水分利用效率的影响。结果表明,基质土经改良(S2)并配以适量的吲哚丁酸(IBA)和萘乙酸(NAA),能增强植株的光合速率、蒸腾速率和水分利用率。改良基质(S2)与传统基质(S1)相比,前者显著地促进植株同化物的产生,极显著提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用率、叶绿素b含量;IBA+NAA处理与IBA处理、CK相比,前者显著提高净光合速率、水分利用率、总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量。综合而言,S2-IBA-NAA栽培组合有利于增强红桂木光合作用,提高红桂木同化能力。     

铝胁迫对蓼科植物生长和光合、蒸腾特性的影响

采用水培试验,设置5种铝处理浓度,研究了铝对3种蓼科植物酸模叶蓼、杠板归和辣蓼叶片光合、蒸腾和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,高铝处理(400μmol.L-1)显著抑制3种蓼科植物地上部和根系生长,并且导致3种蓼科植物叶片叶绿素含量、Chla/Chlb、净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)、PSII光合电子传递量子效率(φPSII)和光化学猝灭系数(qP)显著下降。中低铝处理(25~100μmol.L-1)时,与对照相比,酸模叶蓼生物量显著增加,杠板归显著减少,辣蓼先增加后减少。其中,酸模叶蓼和辣蓼叶绿素含量、Chla/Chlb、Pn、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、qP均未发生显著变化,但辣蓼WUE、φPSII和非光化学猝灭系数(NPQ)显著下降,酸模叶蓼无显著变化;而杠板归除Ci、Fv/Fm外,其余叶片光合、蒸腾及叶绿素荧光参数均出现显著下降。上述结果表明,酸模叶蓼在中低铝处理条件下可通过保持较高的叶绿素含量、Chla/Chlb、WUE、Pn、PSII反应中心光化学反应效率以及提高非辐射能量耗散来增强其对铝的耐性。     

Benefits of alternate partial root-zone irrigation on growth, water and nitrogen use efficiencies modified by fertilization and soil water status in maize

Alternate partial root-zone irrigation (APRI) is a new water-saving technique and may improve crop water use efficiency without much yield reduction. We investigated if the benefits of APRI on biomass accumulation, water and nitrogen use efficiencies could be modified by different soil fertilization and watering levels in pot-grown maize (Zea mays L. cv. super-sweet No 28, a local variety). Three irrigation methods, i.e. conventional irrigation (CI), alternate partial root-zone irrigation (APRI, alternate watering on both sides of the pot) and fixed partial root-zone irrigation (FPRI, fixed watering on one side of the pot), two watering levels, i.e. water deficit (W₁, 45–55% of field capacity) and well-watered (W₂, 70–80% of field capacity), and two N fertilization levels, i.e. no fertilization and fertilization, were designed. Results showed that APRI and FPRI methods led to more reduction in transpiration than in photosynthesis, and thus increased leaf water use efficiency (leaf WUE, i.e. the ratio of leaf net photosynthetic rate to transpiration rate). Compared to the CI treatment, APRI and FPRI increased leaf WUE by 7.7% and 8.1% before the jointing stage and 3.6% and 4.2% during the jointing stage, respectively. Under the fertilization and well-watered conditions, APRI treatment saved irrigation water by 38.4% and reduced shoot and total dry masses by 5.9% and 6.7%, respectively if compared to the CI treatment. APRI also enhanced canopy WUE (defined as the amount of total biomass per unit water used) and nitrogen (N) apparent recovery fraction (Nr, defined as the ratio of the increased N uptake to N applied) by 24.3% and 16.4%, respectively, indicating that effect of APRI can be better materialized under appropriate fertilization and water supply. Responsible Editor: Rana E. Munns     

水肥异区交替灌溉对夏玉米生理指标的影响

以夏玉米品种‘户单4号'为材料,通过防雨棚内微区试验研究了两种灌水量(450 m~3/hm~2和900 m~3/hm~2)条件下水肥异区交替灌溉和均匀灌溉对夏玉米生长以及某些生理指标的影响.结果显示:(1)在节水50%的条件下,水肥异区交替灌溉与高灌水量均匀灌溉的夏玉米生物量、产量均无显著差异.(2)低灌水量时,水肥异区交替灌溉下的玉米根系伤流液、叶片可溶性蛋白含量、硝酸还原酶活性、光合速率、蒸腾速率等均高于均匀灌溉施肥处理,而植株全氮含量及叶片水分利用效率与均匀灌溉施肥的差异不显著.(3)高灌水量时,水肥异区交替灌溉处理除根系活力、光合速率以及蒸腾速率高于均匀灌溉处理外,其他指标均低于后者.研究表明,在低灌水量条件下,水肥异区交替灌溉能使夏玉米保持较高的根系活力和正常生理代谢,提高其叶片水分利用效率,从而达到了节水增产的目的.     

Comparison on physiological adaptation and phosphorus use efficiency of upland rice and lowland rice under alternate wetting and drying irrigation

As one of the most widely promoted water-saving irrigation strategies for rice, alternate wetting and drying irrigation (AWD) can not only save water but also increase mineral nutrient use efficiency. In this study, we compared the growth conditions of four rice varieties (two lowland and two upland varieties) under three irrigation regimes: continuously flooded (CF), alternate wetting and moderate soil drying (AWD15) and alternate wetting and severe soil drying (AWD30). AWD15 and AWD30 enabled the plants to receive fewer irrigation events and less irrigation water than CF, thereby saving both water resources and labor. AWD15 reduced redundant vegetative growth, promoted root growth, and increased the root-shoot ratio and harvest index. AWD15 increased the grain yield, water use efficiency (WUE) and phosphorus use efficiency (PUE) of upland rice and maintained the grain yield while increasing the WUE and PUE of lowland rice. More developed root systems under AWD helped upland rice to maintain a higher water status than lowland rice when plants were subjected to soil drying, which resulted in superior performance in grain yield in upland rice. AWD30 could not reconcile the demands of higher yield and the desire to reduce irrigation water use because it decreased grain yield. The results indicate that AWD15 irrigation of rice can not only increase rice yield and WUE but also enhance PUE, which can potentially reduce the use of phosphorus fertilizers. The results provide theoretical and technical support for improving rice cultivation.     

巨桉与5种木本植物幼树的耗水特性及水分利用效率的比较

巨桉因生长迅速且经济效益高,在我国南方被广泛用于营造短周期工业原料林,但其蒸腾耗水状况与其他常见或乡土树种存在怎样的差异,大面积种植是否会改变栽培区原有的水分平衡,是一个尚未明确的问题。利用LI-6400光合作用仪测定了巨桉与其他5种木本植物在不同光强、温度、湿度下的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE),用称重法测定了参试植物载叶量、生物量和耗水量,并对这些树种的蒸腾耗水特性进行了评价。结果表明:(1)相同环境条件下,巨桉的Tr最大,WUE最低,单位质量耗水量最多,单株蒸腾耗水量远高于其他树种,其明显较大的叶面积可能是重要原因之一,虽然其Pn仅次于杨树,生物量积累最大,因此为高光合、高蒸腾、低水分利用效率植物。(2)阔叶树种的Pn和Tr明显高于针叶树种,而WUE低于针叶树种。(3)环境因子(光照强度、温度和湿度)对植物Pn、Tr和WUE的影响较大,其中Pn主要受光照强度影响,Tr对湿度最为敏感,一般情况下WUE随湿度的增大而升高。在试验设置的温度范围(24—32℃)内,光合作用变化幅度不大。光照强度800μmol.m-.2s-1和温度28℃最有利于参试植物的光合作用。(4)巨桉等速生树种较强的光合作用使其生长迅速,固碳潜力大,但其高蒸腾和低水分利用效率的特点意味着在栽培区替代原有植被进行大规模造林时,可能会消耗更多的水资源而对生态环境造成一定的不利影响,因此在发展巨桉人工林时应选择水分条件好的区域(尤其是年降雨量充沛且季节间分配相对均匀的地区),并进行科学的经营管理。     

香根草及其伴生种圆果雀稗光合特性比较研究

在人工控制有效光合辐射增强的条件下,测量了香根草与其伴生种圆果雀稗的光合特性,对比分析两者的光合速率、蒸腾速率、水分利用率和气孔导度对有效光合辐射增强的响应。结果表明,伴生种圆果雀稗的光合能力、蒸腾能力等光合特性都比香根草的强,两者的光合速率、蒸腾速率和气孔导度差异极显著(P<0.01),而圆果雀稗的水分利用率却低于香根草,表明香根草可能因在水分利用中占据优势而成为优势种,圆果雀稗仅为伴生种。     

金矮生苹果土壤水分合理供给范围研究

对7年生田间和2年生盆栽金矮生苹果(Malus pumila)不同土壤水分(SWC)条件下水分利用效率(WUE)研究表明。SWC约为10％时,WUE最大值在所有处理中最高(230μmolCO₂·g^-1 H2O);在水分供应充足时,WUE最大值只有160μmolCO₂·g^-1 H2O左右,各SWC水平间差异不显著．WUE随SWC的变化与光照条件有关。